旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告。。

旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数一、实验目的：1、了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系；2、了解旋光仪的基本原理，掌握其基本使用方法；3、利用旋光法测定蔗糖水解反应的速率常数与半衰期。二、实验原理：蔗糖在水中水解成葡萄糖的反应为：C12H22O11+H2O→C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6（果糖）为使水解反应加速，反应常数以H3O+为催化剂，故在酸性介质中进行水解反应中。在水大量存在的条件下，反应达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度相比认为它的浓度没有改变，故此反应可视为一级反应，其动力学方程式为：LnC=-kt+LnC0式中：C为反应开始时蔗糖的浓度；C0为t时间时的蔗糖的浓度。当C=1/2C0时，t可用t1/2表示，即为反应的半衰期。t1/2=Ln2/k上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速率常数k，而与起始无关，这是一级反应的一个特点。蔗糖及其水解产物均为旋光物质，当反应进行时，如测定体系的旋光度的改变就可以量度反应的进程。而溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源波长及反应温度等因素有关。为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光度[α]这一概念，并表示为：[α]D=α*100/(L*C)式中：t为实验时温度；D为实验温度为20℃，所用钠灯光源D线，波长589nm，α为旋光度；L为液层厚度（dm）；C为浓度（g*100mL-1），当其他条件不变时，即：α=βCβ在一定条件下是一常数。蔗糖[α]=66.5°,葡萄糖[α]=52.0°，果糖[α]=-91.9°，式中整个反应过程中，旋光度由右旋向左旋变化（旋光度与浓度成正比，且溶液的旋光度为各组成旋光度之和——加和性），且当温度及测定条件一定时，其旋光度与反应物浓度有下列关系：反应时间为0时:α0=β反C0反应时间为t时:αt=β反C+β生（C0-C）1反应时间为∞时:α∞=β生C0式中α0、αt、α∞为反应时间为0、t、∞时的溶液的旋光度。联立以上三式：Ln(αt-α∞)=-kt+Ln(α0-α∞)整理即为：Ln(αt-α∞)-Ln(α0-α∞)=-kt由上式可以看出，以Ln(αt-α∞)对t作图可得一直线，由截距可得到α0值,由直线斜率即可求得反应速度常数k。三．实验步骤1.将恒温槽调节到(50.0±0.1)℃恒温，旋光仪先预热20分钟。2.旋光仪零点的校正：旋光管注入蒸馏水，无气泡，旋紧，擦净，调节（圆盘旋光仪）目镜使视野清晰，旋转检偏镜至观察到的三分视野暗度相等为止，记下检偏镜之旋转角α，即为旋光仪的零点。WZZ-2B自动旋光仪“清零”3.蔗糖水解过程中αt的测定：称取10g蔗糖，加入50mL蒸馏水配成溶液(若溶液浑浊，应先过滤)。用移液管取25mL蔗糖溶液置于100mL烧杯。移取25mL4mol·dm-3HCl溶液于另一100mL烧杯中。将HCl迅速倒入蔗糖中，充分混合，在加入HCl时开始记时。（若用移液管移取25mL4mol·dm-3HCl溶液直接加入到盛蔗糖溶液的烧杯中，则加入一半时开始计时）将混合液装满旋光管，测量不同时间t时溶液的旋光度αt。测定时要迅速准确，当将三分视野暗度调节相同后，先记下时间，再读取旋光度。每隔一定时间，读取一次旋光度，开始时，可每1min读一次，15min后（读取15个数值），每2min读一次，再读取15个数值（30min）。共测定45min，30个数值。（注意：用WZZ-2B自动旋光仪，在实验测定数据的过程中，所有键都不要再调节，只读取数据。）4.α∞的测定:将混合液（25mL4mol·dm-3HCl溶液+25mL蔗糖溶液）置于近50℃的水浴中，恒温30min以加速反应，然后冷却至实验温度，按上述操作，测定其旋光度，持续约5min，旋光度不发生变化，可以认为反应完全，此值即可认为是α∞。若旋光度一直在变化，则还没有反应完全。2四、实验数据及处理：1.蔗糖浓度：C蔗糖=4Mol/LHCl浓度：C盐酸=2Mol/L=-3.2102.完成下表：表1蔗糖转化反应旋光度的测定结果（实验数据）:五、作lnt~t图，求出反应速率常数k及半衰期t1/2：求算过程：由图表及线性回归知k=0.0104t/minttlnt0+10.67513.8852.6315+9.83513.0452.56810+9.23012.4402.52115+8.63011.8402.47120+8.07511.2852.42325+7.51010.7202.37230+6.95010.1602.31835+6.4359.6452.26740+5.8759.0852.2073六、讨论思考：1、配制蔗糖溶液时称量不够准确，对测量结果有否影响？答：如果称量的蔗糖偏小，溶液的密度、浓度都会偏小2、混合蔗糖溶液和盐酸溶液时，可否将蔗糖溶液加到盐酸溶液中去？为什么？答：如果将蔗糖加入盐酸中，蔗糖的起始浓度就是一个变化的值，而且先加入的蔗糖会先水解，影响起始浓度和反应速率。